如何提高区块链网络的可扩展性(Scalability)

新闻来源    2018年03月28日 18:03

​ 比特币和以太坊,这两个目前使用最广泛的区块链网络都无法支持主流交易场景( mainstream transaction usage )。发展至今有一点还是取得了不错进展,即他们目前都具备了投资价值,越来越多人认可了其投资属性,但如果希望区块链能同时支持投资以外的场景,就必须找到能随着吞吐量增涨依然保持优良性能的解决方案。价值 300 亿美刀的投机性价值对于那些尚不支持任意规模交易场景的技术而言是一个庞大的数字,然而好消息是目前正涌现出多种技术方案尝试让区块链支持主流交易场景

人们热衷于讨论用户场景,但是在扩展性问题解决前,任何除了投机以外的场景都无法有颠覆性的表现。

问题是什么?

​ 从技术角度来看,建立一个中心化式网络支持规模可伸缩的交易场景并不是什么难事。Paypal,Visa 和万事达以及其他公司此前都已经做到了这点。难度在于如何建立一个区块链系统,为用户提供扩展性、去中心化和安全性的最佳组合。V 神此前已经指出了关于区块链扩展性的三元悖论,他指出从本质上讲区块链系统只能满足以下三个特点中的两个(译者:是不是有点像 CAP 定理 :smile:):

  • 去中心化




    定义了一个系统能以如下场景运行,每一个参与者可以访问 O(c) 资源,例如笔记本或小型 VPS

  • 可扩展性

    能够处理 O(n) > O(c) 的交易量(译者:说人话,就是当网络负载超过当前节点资源的承载量时,依然能够从容应对)

  • 安全性

    能够应付最大到 O(n)资源量 的攻击

译者注:c 指的是每一个节点可用的计算资源,包括算力、带宽和存储; n 指的是抽象层面上整个生态网络的规模,我们认为交易负载、网络状态规模以及 token 市值都是 n 的组成部分

比特币和以太坊在创建之初就优先考虑去中心化和安全性,这一策略牺牲了可扩展性(比特币每秒支持 3 笔交易,以太坊支持每秒约 12 笔交易)。到目前为止,已经证明采用这种策略是从零开始创建区块链网络的有效方式,但是当网络规模增加时存在很大的限制(这一点我们目前已经看到)。

当前有大量新诞生的区块链项目选择为了可扩展性而牺牲去中心化程度和安全性,并且尝试以这种策略启动网络。这些后起之秀采用的策略有效性任有待观察。但是迄今为止,没有人发现一个能完美结合去中心化、可扩展性和安全性的方案,而这些特性都是建立一个大规模的功能完备的加密货币网络所必须的。

如何建立一个能够产生大规模交易需求且能支撑大规模交易量的网络?

以下是几个解决加密货币网络可扩展性问题的可能的结果:

  1. 最具影响力的几个区块链社区(比特币和以太坊)和开发者思维( develop mindshare )将解决可扩展性问题

    目前最广为人知的在寻求增强比特币和以太坊扩展性的项目是闪电网络(比特币)、Plasma (以太坊)和 Casper (以太坊)。闪电网络和 Plasma 都是第二层网络形式的解决方案,允许交易转账在链下发生然后在合适的时间上链清算;而 Casper 试图通过分片机制在共识层面增加链上可扩展能力。

    此外也有很多相对不那么知名的项目计划在以太坊上建立第二层网络( Truebit,Raiden,Counterfactual ),还有一个是建立在 P2P 网络层上,试图支持所有的区块链项目( bloXroute )。这些探索尚处于早期但任然很有希望。

    A1qv9.md.png

    上面提到的这些方案尝试在多个技术栈层面为最大的区块链网络提高扩展性,他们都有最活跃的技术社区和优秀的开发者支持。ETH 和 BTC 社区对加密货币都有强大的信念,同时对现在的网络扩展性天生有巨大的需求。

    在处理这些问题方面,他们有几乎最强的技术背景。在我看来,最有可能性的出路是大量各种各样的解决方案最终使比特币和以太坊能在链下和链上都提高扩展性,然后比特币和以太坊最终成为核心网络并且聚集大部分应用在它们之上。(译者:这仅是作者个人的观点)

  2. 涌现新的区块链网络,从根本上实现高扩展性并吸引大量用户

    可扩展性优先( Scalability-first )的区块链网络。目前已经诞生了数个可扩展性优先的区块链网络为用户和开发者提供扩展性良好的支付网络(比特现金,Algorand 等)和 dApp 平台( Cosmos、Dfinity、EOS 等)。这里我可能忽略了一些高质量的项目,但是目前有大量低质量的项目大肆号称能解决扩展性问题,并且基于这些口号从单纯的投资人手中募集了庞大的资金。我对大部分项目保持怀疑,在大量粗糙的团队中仍然有一些具有深厚的历史背景和相关技术知识的队伍,他们在安全性和去中心化上采取了一些折衷方案,在技术角度上可以兑现他们的承诺。

    A6Ck9.png

​ 虽然这些扩展性优先的项目大都缺乏庞大活跃的社区,这使得它们缺少使用它们的平台进行交易的天生需求,但是它们今天依然建立起了从设计上就比比特币和以太坊更具扩展性的区块链网络。假如在交易量显著增长之前还没有找到提高比特币和以太坊的扩展性方案,那么大量用户很有可能转移到这些下一代的区块链网络。

新的共识机制构想。当前还存在另一类扩展性优先的项目相比于上面提到的这些更超前也更缺乏验证,他们试图通过在区块链结构以外的机制达成网络共识(谣言算法,DAG 等)。HashgraphDAG等项目是该方案的忠实拥护者。我认为这些都是很有价值的项目,但目前尚处于早期并且高度投机。

  1. 不提高加密货币网络的扩展性

    虽然我对区块链的未来非常乐观,但我也意识到仍然有极小的可能性最终不选择提高交易吞吐量,也许是因为技术无法实现或者用户对扩展性的需求并没有如期那么大。

有何期望

​ 我的观点是由于那些致力于解决区块链网络扩展性的团队的才干以及比特币和以太坊社区的优秀技术氛围,使得解决比特币和以太坊网络扩展性的可能非常大。当然也有可能(虽然会小一点)大量的用户和开发人员会转移到那些天生就支持高吞吐量的下一代区块链网络( Cosmos、Dfinity、EOS 等)。如果比特币和以太坊上的解决方案找到之前,人们对交易的需求有显著的增加(目前我们已经看到越来越多的类似加密猫的 dApp ),那么这就很有可能发生。另一种可能是加密货币网络不选择扩展(可能性更小)。我认为这个可能性不到 5%,因为现在有大量的资源和天赋正投入到这个问题的解决中。但是这并不意味着人们一定会大规模地使用加密货币交易,并且也许未来会找到去中心化、可扩展性和安全性的最佳结合方案。在另两个方面,行业都有很多工作需要去做。

本译文已获得原文作者授权,原文链接( Original link ):

https://thecontrol.co/on-the-scalability-of-blockchains-ec76ed769405

作者( Author ):Nick Tomaino (加密货币基金 1confirmation 创始人,前 Coinbase 业务发展经理)

翻译( Translator ):Eric Sun

转载时请勿删除原文链接及作者信息


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